一种验证数字多波束形成的方向图测试法

针对工程实践中数字多波束形成方法的正确性不易验证,提出了一种基于方向图测试的数字多波束形成验证方法,模拟4个不同方位、俯仰的固定目标,利用天线对其进行方位、俯仰多层扫描,获取水平方向图和俯仰方向图.结果表明方向图测试法能够验证数字多波束偏移角度与权值系数的正确性,较好地解决了工程中数字多波束形成验证问题.     

基于SOCP的同时数字多波束干扰技术研究

针对现有方法普遍存在的波束形成算法效率低,难以形成多频点、多方向的同时多波束干扰等缺点,本文提出了一种基于二阶锥规划(SOCP)理论的同时数字多波束干扰形成方法.首先,给出了在不同范数准则条件下干扰多波束优化设计问题的数学描述；然后,以L2范数准则为例,将干扰多波束设计问题的解析形式转化为相应的SOCP形式.最后,仿真结果表明该方法可以较好地解决相应约束条件下的多频率、多方向雷达目标同时多波束干扰优化设计问题.     

多波束赋形在非正交多址接入技术中的应用研究

为解决非正交多址接入(NOMA)技术在毫米波Massive MIMO系统中用户的分组受限于基站波束宽度的问题,提出了一种能够产生指向多个方向的波束的波束赋形方案.基于该多波束波束赋形方案,建立了多小区多用户场景下的用户资源分配的数学模型.为降低计算的复杂性,采用两阶段的资源分配算法.在第一阶段中,在给定的功率分配条件下将模型转化为联盟博弈中联盟的生成问题,并提出一种通过迭代确定用户分组和天线单元分配的算法;在第二阶段中,通过将非凸的数学优化问题转化为DC规划问题,提出用户功率分配的算法.仿真结果表明,本文所提多波束波束赋形方案能够有效产生指向多个方向的波束,且所提资源分配算法能够有效提高系统的性能.     

一种DBF体制卫星接收共形相控阵天线

提出了一种全数字波束合成(digital beam forming, DBF)体制卫星接收共形相控阵天线设计思路.该天线采用半球形共形阵排布方式, 阵元采用双层微带贴片天线实现宽带圆极化.在半球形的布局下, 通过判断卫星信号来波方向在球面上的投影来选择工作的阵元, 形成与来波方向一致的波束, 在全空域(—75°~75°)的仰角内可实现增益起伏小于1.5 dB的波束覆盖; 后端采用射频数字一体化设计技术, 可同时形成多个波束, 实现了一个天线跟踪多颗卫星的能力.最后加工和测试了天线样机, 验证了共形半球阵的波束形成能力.提出的天线设计思路有助于拓展数字波束体制在卫星通信中的应用, 对全空域多波束相控阵天线的研制具有指导意义.     

星载DBF Tx射频通道幅相误差校正

为了实现精确的多波束形成,该文提出了一种补偿卫星通信多波束系统发射通道幅相误差的校正方法,该方法在发射通道中同时注入多路正交码变换的校正测试信号,通过接收多路发射机的输出信号和,在基带校正算法单元利用正交码的时间相关性和IDFT并行处理的方法,同时得到多路射频通道的校正因子,并对得到的校正因子进行了归一化处理,消除了对通道中非线性器件的影响.仿真结果表明,该方法可以有效地补偿射频通道间的幅相不一致性,校正后的波束方向图接近理想的波束方向图.     

窄带波束信道MIMO系统的容量分析

最近的研究表明,多输入多输出(MIMO)技术在不增加功率和带宽消耗的情况下具有大幅提高无线通信速率的潜力.在传统的MIMO系统(称为天线信道MIMO系统)中,多个接收天线的输出被直接选作多输出信号.提出了波束信道MIMO系统的结构.在波束信道MIMO系统中,多个波束的输出被选作多输出信号.基于阵列方向响应矢量,提出了窄带MIMO信道冲激响应矩阵的仿真算法.基于提出的信道冲激响应矩阵算法,给出了天线信道MIMO系统和波束信道MIMO系统容量极限的分析算法.理论分析和仿真结果都表明:波束信道能够提高信噪比(SNR),降低信道间的互相关性,因此波束信道MIMO系统比天线信道MIMO系统具有更大的容量极限.     

一种星载阵列天线的高效波束赋形算法

随着有源相控阵和数字波束形成技术的应用, 低轨道卫星通信多波束阵列天线不仅可以形成同时多个固定的对地等通量低旁瓣赋形波束, 还具备了可以随着通信任务需求变化, 动态调整方向图形状的能力.但是目前常用的高性能波束赋形算法, 运算量较大, 收敛速度慢, 优化参数调整复杂, 无法直接应用于在线实时计算.针对上述要求, 提出了一种高效的迭代最小方差方向图综合方法.该方法采用方向图分区域加权逼近和方向图相位去约束技术, 在满足较高的主瓣赋形精度和旁瓣电平控制等指标要求的前提下, 具有迭代过程简单、优化参数少、算法稳健和运算量少等特点, 可以部分满足要求波束方向图动态变化的卫星通信系统权重系数在线计算的需要.     

海面反射对一维相控阵天线影响的研究

海面反射引起的多径干涉效应,会造成宽波束雷达天线的俯仰波束分裂,导致雷达观测的盲区和目标跟踪丢失.文中从天线和电波传播的观点出发,分析了海面上单脉冲二次雷达询问天线的三维方向图特性,阐述了天线波束干涉的原理.详细分析海基一维相控阵雷达天线在姿态倾斜后的方位面和俯仰面干涉方向图,讨论了由于方向图变化引起的系统测角偏差,总结了降低多径影响的方法.     

多波束反射体天线的设计与分析

介绍了基于初级及次级方向图高斯波束分析的多波束反射体天线的简要设计与分析公式。推导出的公式可用于多波束天线系统覆盖区域方向和波束间隔离的快速设计和性能分析。本文所给出的分析结果与反射体天线方向图物理光学分析基础上的精确计算得出十分吻合,这种分析还可扩展到多波束透镜天线和赋形／等场强波束天线。     

一种高能量发射效率MIMO天波雷达方案

 为提高阵元空间多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)天波超视距雷达(Over-The-Horizon Radar,OTHR)发射天线辐射能量效率,提出了降维分时波束空间MIMO-OTHR方案,并在该方案下实现了发射自适应波束形成.该方案降低了不可见波束区发射能量,无方向图起伏过大问题,发射自由度降低较少,适合在多径杂波个数较多的背景下应用,且只需要简单的波束控制,易于工程实现.理论分析和仿真实验验证了该方案的有效性.     

电声技术新进展(待续)

介绍了电声技术的最新进展,主要从新型扬声器、音频信号处理和声聚焦与声重现三个方面进行阐述,新型扬声器包括高指向性参量阵扬声器和全数字式扬声器系统,音频信号处理技术包括扬声器系统均衡、虚拟低音增强、立体声增强与人工混响等技术,声聚焦与声重放重点介绍了基于扬声器阵列信号处理的定向声辐射与空间声场重现技术。     

基于非线性预处理的声回波对消

考虑到扬声器的非线性特性,将实际房间声学系统模拟为一个无记忆非线性系统与一个动态线性系统相级联,并分别采用多项式函数和限幅函数模拟扬声器系统的非线性特性,通过在声回波对消的归一化最小均方算法中引入相应的非线性预处理,改善房间声回波对消的效果.计算机仿真证明,考虑了扬声器非线性影响并在算法中进行相应非线性预处理后的房间声回波对消比未经非线性预处理的声回波对消有更好的对消效果.     

平面扬声器及其声学特性

对平板扬声器、电致伸缩聚合物薄膜扬声器和机电薄膜扬声器等典型平面扬声器的结构和声学性能进行了比较研究，并就平面扬声器在有源噪声控制，尤其是智能声学结构和有源声屏障中的应用作了介绍和分析。     

微型扬声器模态及声响应的有限元分析

有限元方法凭借其优越性,在扬声器设计中起着越来越重要的作用。介绍了有限元法在微型扬声器振膜模态分析以及声响应分析中的一些应用。     

谐振频率可调式PVDF膜声频定向换能器

提出了一种谐振频率可调的聚偏二氟乙烯(PVDF)膜声频定向换能器的结构设计方案,用以解决困扰声束扬声器输出功率低的问题,并通过理论研究给出了该类换能器主要设计参数的理论计算公式。实际制作出的换能器频率测试结果表明,采用该方法能得到符合预期设计要求的较为精确的换能器谐振频率,这对于缩短声束扬声器的研发周期、降低开发成本、提高输出功率都具有较为重要的意义。     

动态处理结合非线性设备的虚拟低音增强系统

现代声学产品由于物理尺寸的限制,在低频很难达到令人满意的效果。通过虚拟低音的方法,可以诱发人脑从各个谐波中感知到基频,极大地提升了人对低频的主观感受。非线性设备(Nonlinear Device,NLD)是基于时域的一种主流处理方法,不同类型的NLD会产生不同的谐波特性,其中基于ATSR(Arc-Tangent and Squire Root)方法可以同时产生奇次和偶次谐波,但谐波比例与输入信号幅值相关,通过在ATSR方法前增加动态处理模块可以进行有效的谐波成分控制,实现了对不同幅值输入信号低音增强的灵活控制。     

DSP在新型声频定向系统中的应用

针对目前声频定向技术中出现的声音扭曲等问题,提出一种基于DSP的解决方案,并设计出了相应的硬件系统。将实际系统输出与仿真相比较,结果证明系统能实时快速地处理前期信号,从而更好地解决声音扭曲等问题,为声频定向系统的进一步商业化打好了基础。     

扬声器音质测试系统的设计

针对目前扬声器音质测试系统存在的功能、价格等方面的问题,设计了一种扬声器音质测试系统。该系统采用DSP设计信号发生器,使用数据采集卡对声波信号进行采集,利用计算机进行信号分析与特征提取,并根据特征参数对扬声器的音质进行判断。该系统除可以测试扬声器的各项传统指标外．还可进行纯音检测。该系统可靠、稳定．具有较高的性价比。     

基于遗传算法的超声换能器阵列优化设计

声频定向传输系统可向外发射具有高指向性的声波信号,在工业、医疗和军事等领域具有重要的研究意义和价值。换能器阵列作为该系统中最关键的一环,仍存在成本高,能量转化率低和设备结构复杂等缺点。该文采用遗传算法对阵列布局方式进行优化设计,分析了阵元排列方式和数目对阵列指向性的影响,以达到在减少阵元使用数量的同时有效抑制旁瓣的目的。仿真实验表明,采用遗传算法优化后的阵列可使用更少的阵元数目,同时获得更低的旁瓣,使能量更集中在主瓣方向。因此,该方法可降低阵列设计的复杂度和制造成本,对于声频定向传输系统的改进具有一定的借鉴意义。     

用于手机的微型声频定向扬声器

提出了一种用于手机的微型声频定向扬声器实现方法,该新型扬声器可将声音控制在发声单元正前方轴向传播,能为使用者提供免提的局部声音服务.4只直径为(φ)10 mm的锆钛酸铅(PZT)压电陶瓷超声换能器组阵作为发声部件,换能器阵列谐振频率作为超声载波频率,数字信号处理器(DSP)芯片作为声频定向调制算法实现平台,D类超声功率放大器为阵列驱动器,诺基亚N73手机作为外壳,制作出了样机.对换能器单元及阵列阻抗、声压级频率响应等特性进行了测试和分析,对样机作了自解调可听声指向性测试和整机功耗测试.实验结果表明,样机尺寸、功率和声压级基本满足手机中的应用需求,为微型声频定向扬声器在便携式多媒体设备中的应用提供了实践依据.